JP2003510651A - 液晶デバイスおよびディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表面モード液晶デバイス、例えばπセルタイプのデバイスは、アラインメント層（４、９）および電極構成（３、８）の間に配置されたネマチック液晶の層（１０）を含み、ネマチック液晶は、（η₁−η₂）／γ₁≧１．１５または（η₁−η₂）／γ₁≦０．９である粘性係数η₁、η₂、およびγ₁を有する。別の局面において、表面モード液晶デバイスは、液晶が他の相への転移温度から少なくとも５℃離れているような温度で（η₁−η₂）／γ₁≧１．１５または（η₁−η₂）／γ₁≦０．９である粘性係数η₁、η₂、およびγ₁を有するネマチック液晶の層を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、液晶デバイスおよびこのようなデバイスを組み込むディスプレイに
関する。このようなディスプレイは、例えば、テレビ、コンピュータのモニタ、
フラットスクリーンデバイス、および画像処理デバイスにおいて用いられ得る。

【０００２】 液晶および材料は、異方性（すなわち、非球形）の分子によって、部分的に特
徴付けられる。液体において、分子は、秩序を欠く。結晶において、分子は、方
向および位置について、秩序を与えられる。液晶において、分子は、液体の秩序
と真の結晶との間の中間である秩序を示す。複数の異なる液晶相が存在する。ネ
マチック液晶相は、ある程度の方向性のアラインメントは示すが、相対的な位置
の秩序を欠く異方性分子によって特徴付けられる。スメクチック液晶相において
は、分子は、ある程度の方向性の秩序と、位置的な秩序も示すが、空間的な方向
の数が限定されている。

【０００３】 液晶に実際に発生する相は、温度に依存する。高温（ディスプレイデバイスに
おいて用いられる多くの材料については、約１００℃より上）で、全ての秩序は
、失われ、材料は、等方性の液体になる。温度が下がるにつれて、ディスプレイ
デバイスにおいて共通に用いられる材料は、ネマチック相に転移する。温度がさ
らに下がると、スメクチック相、または真の結晶相への転移が、低温で起こり得
る。

【０００４】 公知のタイプのディスプレイ、例えば、ＵＳ４，５６６，７５８およびＵＳ４
，６３５，０５１に開示されているディスプレイは、「πセル」を含む。ネマチ
ック液晶の層は、平行なアラインメントおよび低いプレチルト、典型的には、１
０°未満のプレチルトを提供するアラインメント層の間に配置される。ネマチッ
ク液晶は、正の誘電異方性を有する。層における液晶ディレクタの状態は、電極
構造、例えば、ピクセル化されたアクティブマトリクスアドレスタイプの電極構
造によって制御される。

【０００５】 このような液晶ディスプレイにおいて、各ピクセルは、所定の電圧範囲にわた
って、動作される。液晶層の中心領域にある液晶ディレクタは、動作範囲内の全
ての電圧で、アラインメント層の平面に対して実質的に垂直なままであるが、ア
ラインメント層の近傍の表面領域にある液晶ディレクタは、印加される電圧が変
化すると新たに方向付けされる。このようなデバイスは、アラインメント層に隣
接する表面領域において切り換えが起こり、液晶のバルクにおいては切り換えが
少ないか、全くないので、「表面モードデバイス」として公知である。

【０００６】 公知であるように、液晶は、光学的に異方（「複屈折」）であるので、液晶を
通る偏光された光ビームは、概して、偏光状態にいくらかの変化を受ける。従っ
て、光学偏光子とともに液晶を用いることによって、光学シャッタの構成を可能
にし、それにより、光学ディスプレイシステムの基板となり得る。表面モードデ
バイスについて、液晶層の厚さは、典型的には、システムの光学リターデーショ
ンが、デバイスの動作電圧の範囲にわたって、透過型ディスプレイの場合には半
波分、反射型ディスプレイの場合には４分の１波分変化するように選択される。

【０００７】 他の公知のタイプの表面モードデバイスが、ＷＯ９７／１２２７５に開示され
ている。このデバイスにおいて、負の誘電異方性ネマチック液晶層は、非常に高
プレチルト、典型的には、８０℃より大きいプレチルトを提供するアラインメン
ト層の間に配置されている。層のバルクにおける液晶は、液晶ディレクタがアラ
インメント層と実質的に平行になるように並べられる。液晶ディレクタの切り替
えは、印加される電界が２つの所定の値の間で切り替わる場合に、主に、デバイ
スの表面近傍の領域において起こる。印加された電界の変化は、ディレクタの、
表面近傍の領域におけるスプレーひずみの量を変化させる。従って、このような
デバイスは、πセルの場合と同様、可変リターダとして動作する。

【０００８】 本発明の第１の局面によると、（η₁−η₂）／γ₁≧１．１５または（η₁−η ₂ ）／γ₁≦０．９である粘性係数η₁、η₂、およびγ₁を有するネマチック液晶
の層を含む表面モード液晶デバイスが提供される。

【０００９】 本発明の第２の局面によると、液晶が他の相への転移から少なくとも５℃離れ
ているような温度で（η₁−η₂）／γ₁≧１．１５または（η₁−η₂）／γ₁≦０
．９である粘性係数η₁、η₂、およびγ₁を有するネマチック液晶の層を含む表
面モード液晶デバイスが提供される。

【００１０】 他の相がスメクチック層であってもよい。

【００１１】 液晶が、０〜６０℃の範囲内の少なくとも１つの温度で、ネマチック相を示し
てもよい。

【００１２】 所与の温度での粘性が１つの数で決定される従来の液体とは異なり、ネマチッ
ク液晶の動的挙動についての説明は、５つの粘性係数が特定される必要がある。
これらの粘性係数は、概して、η₁、η₂、η₃、η₁₂、およびγ₁と表され、Ｆ．
Ｍ．Ｌｅｓｌｉｅ、Ｑｕａｒｔ．Ｊ．Ｍｅｃｈ．Ａｐｐｌｎ．Ｍａｔｈ １９、
ｐｐ．３５７（１９９６）、Ｆ．Ｍ．Ｌｅｓｌｉｅ、Ａｒｃｈ．Ｒａｔｉｏ．Ｍ
ｅｃｈ．Ａｎａｌ．２８、ｐｐ．２６５（１９６８）、およびＭ．Ｍｉｅｓｏｗ
ｉｃｚ、Ｂｕｌｌ．Ｉｎｔｅｒｎ．Ａｃａｄ．Ｐｏｌｏｎ．Ｓｅｒ．Ａ、２２８
、１９３６に記載されている。これらの文献の内容は、本明細書中で参考として
援用される。粘性η₁、η₂、η₃、η₁₂、およびγ₁の性質の物理的な理解は、添
付の図面の図１を参照しながら得ることができる。

【００１３】 均一に並んだネマチックが２つの平行板の間にある理想的な実験について考え
る。板は、平行なまま剪断される（すなわち、互いにずれている）。板の剪断の
容易さは、明らかに、板と板との間のネマチックの粘性に関連し、板と板との間
のネマチックディレクタの方向に依存する。流速の変化は、板の表面に対して垂
直に起きる。ネマチック方向が剪断プロセスの間中変化しない状況を考えると、
明らかに、複数の基本的な状況が存在する（図１参照）。これらの状況は、それ
ぞれ、以下の粘性係数を含む。 速度勾配に平行なディレクタ：η₁ 流れの方向に平行なディレクタ：η₂ 剪断面に対して垂直なディレクタ：η₃ より数学的に厳密なアプローチは、ストレッチタイプ変形を表す第４の粘性η ₁₂ を含める必要があることを示す。

【００１４】 最終的に、ネマチックの方向が固定されておらず、代わりに、システムの残り
の部分について領域が回転する状況を表す粘性（γ１）を導入する必要がある。

【００１５】 任意の動的な動きが、これら５つの粘性係数の点から説明され得る。これらの
粘性は、Ｃｈ．Ｇａｈｗｉｌｌｅｒ、「Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉ
ｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｖｅ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌｓ」、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｃｒｙｓｔａｌｓ、１９７３、Ｖｏｌ．２０、ｐｐ．３０１−３１８によって記
載されるように、実験的に決定され得る。係数がネマチックについて既知である
場合、Ｌｅｓｌｉｅの理論においてこれらの係数を用いることによって、ネマチ
ック液晶の、印加された電圧に対する動きおよび応答についての詳細な理解が生
まれることができる。

【００１６】 ５つの係数の間の特定の進歩性を有する関係が、ＷＯ９７／１２２２７５に記
載のπセルおよび類似の（ａｎａｌａｇｏｕｓ）のデバイスのような特定の液晶
デバイスに対する速度の応答についての利点を有することが見受けられる。

【００１７】 「Ｔｈｅ ｐｉ−ｃｅｌｌ： Ａ ｆａｓｔ ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ
ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ」、Ｐ．Ｊ．Ｂｏｓ、Ｋ
．Ｒ．Ｋｏｅｈｅｌｅｒ／Ｂｅｒａｎ、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．、１９８４、Ｖｏ
ｌ．１１３、ｐｐ．３２９−３３９において、著者は、πセル（両方の表面上で
プレチルトが同じ方向を指すデバイス）が、両方の表面で反対に向けられたプレ
チルトを有するデバイスと比較して、速度における利点を有することを示す。添
付の図面の図２にこのことを示す。

【００１８】 図２の上方のロウに示すように、電圧が、反平行なプレチルトで、デバイスか
ら取り除かれる場合、後に続くディレクタの緩和が、セルの中央において、ディ
レクタ上の「後向き」トルクを引き起こす。このトルクは、セル緩和を遅くする
。

【００１９】 図２の下方のロウに示すように、平行なプレチルトのπセルにおいて、セルの
中央でこのような「後向き」トルクが生成されないので、このデバイスはより素
早く緩和する。

【００２０】 Ｂｏｓ．らは、粘性係数の適切な選択によって、πセルの速度がどのように最
大限になるかについては教示していない。詳細な解析によって、πセルについて
、パラメータ（η₁−η₂）／γ₁が１から大幅に離れた値を有する場合に、最大
の速度が得られることが分かった。

【００２１】 ネマチック液晶のパラメータ（η₁−η₂）／γ₁が、１．０または１．０に近
傍の値を有することが公知である。このパラメータは、理論的には、１．０の値
を有することが予想され、このことは、幅広い範囲のネマチック液晶材料、例え
ば、Ｄ．ＡｒｍｉｔａｇｅおよびＪ．Ｌａｒｉｍｅｒ、ＳＩＤ ９６ Ｄｉｇｅ
ｓｔ、ｐｐ．５８４（１９９６）に開示されている材料について、実験的に確認
された。このパラメータを１とは異なるように選択することによって、表面モー
ド液晶デバイスの切り換え速度および温度応答が変化し得、例えば、映像ディス
プレイパネル、または、フィールド順次映像ディスプレイパネルについて、より
素早い切り換え速度を提供する。また、このパラメータの選択は、幅広い温度範
囲にわたる動作のために提供されるデバイス、例えば、車内ディスプレイ、およ
び携帯用屋外ディスプレイデバイス（例えば、電子手帳）などを可能にする。従
来技術は、表面モードデバイス切り換えにおける、ネマチック粘性の役割を開示
していない。

【００２２】 ネマチック液晶は、内在的なスメクチック相を有してもよい。

【００２３】 液晶層が、重合可能な材料の重合によって形成されるポリマーネットワークを
含んでいてもよく、層は、ネマチック液晶がスメクチック相を有する温度まで冷
却されてもよい。

【００２４】 液晶が、正の誘電異方性を有していてもよく、実質的に平行なアラインメント
と、４５°より小さいプレチルトとを提供する第１および第２のアラインメント
層の間に配置されていてもよい。プレチルトが、１０°未満であってもよい。

【００２５】 液晶が、負の誘電異方性を有していてもよく、実質的に平行なアラインメント
と、４５°より大きいプレチルトとを提供する第１および第２のアラインメント
層の間に配置されてもよく、好ましくは、プレチルトが８０°より大きい。

【００２６】 （η₁−η₂）／γ₁は０より小さくてもよい。

【００２７】 本発明の第３の局面によると、本発明の第１および第２の局面によるデバイス
を含むディスプレイが提供される。

【００２８】 本発明は、例示のために、添付の図面を参照しながらさらに説明される。

【００２９】 図面を通じて、同一の参照符号は、同一の要素を指す。

【００３０】 図３に、πセルタイプの透過モード液晶ディスプレイを示す。ディスプレイは
、例えばガラス基板である基板２の外部表面上に配置された偏光子１を含む。電
極層３は、基板２の内部表面上に形成され、例えば酸化スズインジウム（ＩＴＯ
）で作製されている透過電極を含むアクティブマトリクスアドレス構成の一部を
形成する。例えばラビングされたポリイミドで作製されているアラインメント層
４が、電極層３上に形成される。

【００３１】 偏光子５およびリターダー６は、基板７の外部表面上に配置される。基板７の
内部表面は、電極層３と協働して、ディスプレイの画素（ピクセル）への適切な
アドレスを提供する電極層８を支える。例えばラビングされたポリイミドで作製
されているアラインメント層９が、電極層８上に形成される。

【００３２】 アラインメント層４および９は、スペーサー（不図示）によって、間隔が開け
られており、その間の間隔は、ネマチック液晶層１０で充填される。液晶１０は
、正の誘電異方性であり、アラインメント層４および９は、低いプレチルト、例
えば、約５°のプレチルトで、平行なアラインメントを提供するように方向付け
られる。このようなディスプレイの典型的な例において、層１０は、厚さ７マイ
クロメートルであり、ネマチック液晶は、誘電定数ε｜｜＝１４．１、ε⊥＝４
．１、屈折率ｎ_o＝１．４８９５、ｎ_e＝１．６１２２、および弾性定数Ｋ１１＝
Ｋ２２＝Ｋ３３＝１０ｐｎを有する。

【００３３】 図４に示すように、偏光子１は、垂直な（すなわち、０°に方向付けられてい
る）偏光軸１１を有し、液晶層１０は、＋４５°に方向付けられている（液晶相
のアラインメント方向に対して平行である）光学軸１２を有し、リターダー６は
、−４５°に方向付けられた光学軸１３を有し、偏光子５は、９０°に方向付け
られている、すなわち、偏光子１の偏光軸１１に対して垂直な偏光軸１４を有す
る。電極層３および８は、アラインメント層４および９、ならびに液晶相１０に
わたって電圧を印加するように構成され、電圧は、８ボルトと２ボルトの間で切
り換え可能であり、そのことによって、ディスプレイピクセルを暗状態、すなわ
ち、高減衰状態と、明状態、すなわち、高透過状態との間で切り換えることが可
能である。

【００３４】 ８ボルトの電界の液晶層１０への効果を、１５で示す。液晶材料のほとんどが
、ディレクタが、アラインメント層４および９に対して実質的に垂直であるよう
な状態にある。従って、液晶層１０は、比較的小さい残留リターデーションを示
す。リターダー６のリターデーションは、残留リターデーションと実質的に等し
くなるように選択される。液晶層１０の光軸１２およびリターダー６の光軸１３
が互いに垂直であるように選択されるので、リターダー６は、層１０の残留リタ
ーデーションを効率的に打ち消し、デバイスが偏光子１と偏光子５との間で、実
質的にリターデーションを示さないようにする。従って、ピクセルがこの状態で
ある場合、交差偏光子として機能して、実質的に不透明であるので、ピクセルは
黒く見える。

【００３５】 印加される、より低い電界の層１０への効果を、１６で示す。アラインメント
層４および９に隣接する表面液晶のディレクタは、層１０のバルクのディレクタ
の９０°の方向から離れるように傾けられる。従って、層１０のリターデーショ
ンは、実質的により高く、リターダー６のリターデーションと組み合わせられて
、例えば、可視光線のほぼ中心の５５０ナノメートルの波長の光について、実質
的に半波長のリターデーションを提供するように構成される。この効果は、光学
軸が偏光軸１１および１４に対して４５°に方向付けられている状態で、交差偏
光子１と交差偏光子５との間に半波長のリターダーを提供することである。従っ
て、偏光子１からの光の偏光ベクトルは、９０°に切り換えられ、最小限の減衰
で、偏光子５を通過する。従って、この状態のピクセルは、白く見える。

【００３６】 図５は、ピクセルが黒状態から白状態に切り替わる場合、すなわち、印加され
る電界が８ボルトから２ボルトに低減される場合における、図３および図４のデ
バイスのピクセルを介する透過を、ミリ秒での時間に対する割合として示す。い
くつかの「電子−光学緩和曲線」が、異なる値のパラメータ（η₁−η₂）／γ₁
について示される。これらの曲線のそれぞれについて、比η₂／γ₁は、０．２５
と等しく、比η₁₂／η₁は、０．１と等しい。

【００３７】 パラメータの値１についての曲線は、公知のπセル構成に相当し、液晶層１０
の表面層における液晶ディレクタの緩和に相当する、約９０％の透過に達するま
での「緩和」方向における切り換え時間が約１０ミリ秒であることを示す。他の
曲線は、本発明によると、１．１５より大きいか、０．９より小さい、このパラ
メータの異なる値を示す。このような場合全てにおいて、緩和時間が低減されて
、切り換え速度が増大する。例えば、０．１のパラメータ値について、切り換え
時間は、約９０％の透過に達するために約５ミリ秒に低減される。従って、表面
モードタイプのディスプレイのリフレッシュレートを実質的に増大させることが
可能になり、これによって、例えば、標準フレームまたはフィールドレートで動
作する映像レートディスプレイおよび色順次ディスプレイが提供されるか、また
はより向上した性能を得ることを可能にする。

【００３８】 上述したように、多くのネマチック材料は、パラメータ（η₁−η₂）／γ₁が
、１と等しいか、または実質的に等しい。しかし、ネマチック材料がスメクチッ
ク相に容易に相転移する温度である場合に、例外が起きる。この例は、Ｈ．−Ｈ
．Ｇｒａｆ、Ｈ．Ｋｎｅｐｐｅ、Ｆ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ、Ｍｏｌ．Ｐｈｙｓ．
６５、ｐｐ．２３−２８、１９８１年に記載されている。従って、内在的なスメ
クチック相を有するネマチック材料は、特に、図３および４に示すディスプレイ
における使用に適する。特に関心が寄せられるのは、いわゆる「注入スメクチッ
ク相」を有する材料である。この材料は、例えば、Ｍ．Ｊ．Ｂｒａｄｓｈａｗ、
Ｅ．Ｐ．Ｒａｙｎｅｓ、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．９９、ｐｐ
１０７（１９８３）に開示されている。従って、このような材料を用いる、図３
および４に示すタイプのπセルは、有用な、すなわち、１でないパラメータ（η ₁ −η₂）／γ₁の値を介して、粘性の通常とは異なる温度依存性を示すことが予
想され得る。

【００３９】 図６および７は、それぞれ、図３および４に相当するが、パラメータ（η₁−
η₂）／γ₁が１でない状態のネマチック液晶層１０を有する、ＷＯ９７／１２２
７５に開示されているタイプの表面モードデバイスを示す。液晶層１０を通じて
の液晶ディレクタプロファイルへの影響は、印加される、相対的に高い電界につ
いては、１７で示され、印加される、相対的に低い電界については、１８で示さ
れる。図６のディスプレイは、ネマチック液晶が負の誘電異方性であり、アライ
ンメント層４および９が、相対的に高いプレチルト、例えば、８０°より大きい
プレチルトを提供するという点で、図３のディスプレイとは異なる。

【００４０】 ピクセルが１７で示す高電界状態から１８で示す低電界状態に切り換えられる
場合、層１０の表面層のディレクタは、緩和し、ピクセルが黒状態から白状態に
切り換わる。層１０のネマチック液晶材料を、実質的に１でないパラメータ（η ₁ −η₂）／γ₁を有するように選択することによって、緩和時間が低減され、切
り換え速度が増大する。

【００４１】 上述したように、ほとんどのネマチック材料のパラメータ（η₁−η₂）／γ₁
が１と等しいか、または実質的に等しいことが実験から分かった。これについて
の議論を以下に示す。

【００４２】 図１から、η₁が、速度勾配に平行な分子の剪断の動きについての粘性であり
、η₂が、流れの方向に平行な分子の粘性であるので、η₁−η₂の差が、ある意
味において、ネマチック分子の形状異方性（すなわち、楕円性）の尺度であるこ
とが明らかである（分子が球形であるという制限においては、明らかにη₁＝η₂ ）。上述したように、γ₁は、ネマチック分子の小さい領域が、その近傍の領域
に対してどの程度容易に回転し得るかについての尺度である。したがって、γ₁
は、分子の楕円性の尺度でもある（簡単にいうと、１つの球形の分子を近傍の球
形の分子の間で回転させることは、長く細いロッド形の分子を他のロッド形の分
子の間で回転させることと比較すると、ずっと容易である）。従って、一般的な
意味で、γ₁と（η₁−η₂）との両方が、ネマチック液晶の同じ内在的な性質、
すなわち、位相の楕円的な性質の尺度であり、従って、比（η₁−η₂）／γ₁は
、１のオーダーになる傾向がある。

【００４３】 従って、（η₁−η₂）／γ₁≠１のネマチック材料を探すことは、進歩性を有
する（さらに、πセルにおける使用も同様である）。このような材料を得るため
の方法は、通常とは異なる形の分子または分子配列を探すことである。著者によ
って述べられていないが、Ｈ．−Ｈ．Ｇｒａｆ、Ｈ．Ｋｎｅｐｐｅ、Ｆ．Ｓｃｈ
ｎｅｉｄｅｒ、Ｍｏｌ．Ｐｈｙｓ．６５、ｐｐ．２３−２８、１９８１年の最近
の試験結果は、スメクチック相へ転移温度に近い温度でのネマチック材料は、（
η₁−η₂）／γ₁≠１を示し得ることを示す。従って、上または下にあるスメク
チック相を有するネマチック材料は、必要とされる変則的な（η₁−η₂）／γ₁
挙動を示し得る。

【００４４】 可能な限り幅広い範囲の温度にわたって、スメクチック材料へ容易に相転移す
る状態にあるネマチック材料が所望される。このような材料を用いる図面に示す
タイプのπセルは、有用な、すなわち１でない値のパラメータ（η₁−η₂）／γ ₁ を介して、粘性に関して通常とは異なる温度依存性を示すことが予想され得る
。幅広い温度範囲にわたってスメクチック材料へ容易に相転移する状態にあるネ
マチック材料を達成するための方法は、Ｃ．Ｓ．Ｏｈ、「Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｍ
ｅｃｔｉｃ Ｍｅｓｏｍｏｒｐｈｉｓｍ ｂｙ Ｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｎ
ｅｍａｔｏｇｅｎｓ」、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．１９７７、
Ｖｏｌ．４２、ｐｐ．１−４、およびＭ．Ｊ．Ｂｒａｄｓｈａｗ、Ｅ．Ｐ．Ｒａ
ｙｎｅｓ、「Ｔｈｅ Ｂｅｎｄ ａｎｄ Ｓｐｌａｙ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｃｏｎ
ｓｔａｎｔｓ ｏｎ Ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ ａｎ Ｉｎｊｅｃｔｅｄ Ｓｍ
ｅｃｔｉｃ Ｐｈａｓｅ」、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．、１９
８３、Ｖｏｌ．９９、ｐｐ．１０７−１１６に記載されている。図８に、これら
の文献において記載されているタイプの相図を示す。極性ネマチック分子（例え
ば、４−シアノ−４’−ｎ−ペンチルビフェニル−ビフェニル）と非極性ネマチ
ック分子（例えば、４’−ｎ−ヘキシルオキシルフェニル−４ｎ−ブチル−ベン
ゾエート）との混合物は、ある濃度（すなわち、図８の濃度「ａ」と「ｂ」との
間の濃度）でスメクチック相を表し得る。「ｃ」での混合物は、幅広い温度範囲
にわたって純粋なネマチック相を示す。しかし、「ａ」（または、「ｂ」）での
混合物は、ネマチックであるが、幅広い温度範囲にわたって、スメクチック相に
に近い。

【００４５】 他のネマチックシステムに対して何らかの弱いスメクチック秩序を達成する他
の予想される技術には、例えば、以下のようなポリマーネットワークの使用が含
まれると考えられている。ネマチック液晶と反応性メソゲンとの混合物が形成さ
れる。ネマチック液晶は、デバイスの通常の動作範囲より下の温度で、内在的な
スメクチック相を有する。混合物は冷却され、液晶がスメクチック相に転移し、
反応性メソゲンは紫外線放射に露光されて、重合が誘発され、異方性ポリマーネ
ットワークが形成される。ポリマーネットワークの異方性秩序は、その後、スメ
クチック液晶において、アラインメントの恒常的な記録を形成する。その後、デ
バイス温度は、周囲温度に戻り、液晶はネマチック相に戻る。周囲温度で、デバ
イスは、ある程度のスメクチック秩序を有するポリマーネットワークとともに、
ネマチック液晶を含む。従って、このようなシステムは、ある程度のスメクチッ
ク秩序を示す所望のネマチック液晶システムを作成する技術を提供し得る。

【００４６】 本発明の範囲内で、さまざまな改良が為され得る。例えば、偏光子１および５
は、偏光軸１１および１４が平行になるように方向付けられ得る。この場合、ピ
クセルの黒状態および白状態は、逆になる。また、図３および６は、透過モード
デバイスを示すが、反射モードデバイスも提供され得る。この場合、偏向子５は
、ミラーに置き換えられ、層１０およびリターダー６のリターデーションは、デ
バイスが切り換え可能な４分の１波長リターダーとして動作するように選択され
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、液晶の粘性の性質を示す図である。

【図２】 図２は、異なるアラインメントの２つの液晶セルの緩和を示す図である。

【図３】 図３は、本発明の一実施形態を構成する表面モード液晶ディスプレイの一部の
断面図である。

【図４】 図４は、図３のディスプレイの様々な軸の方向を示す図である。

【図５】 図５は、図３に示すタイプのデバイスについての、印加される高い電界から印
加される低い電界に緩和する場合における時間に対する転移のグラフである。

【図６】 図６は、本発明の他の実施形態を構成する表面モード液晶ディスプレイの一部
の断面図である。

【図７】 図７は、図６のディスプレイの様々な軸の方向を示す図である。

【図８】 図８は、適切な液晶材料の相図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タウラー， マイケル ジョン イギリス国 オーエックス２ ９エイエル オックスフォードシャー， オックスフ ォード， ボトレイ， ザ ガース 20 Ｆターム(参考） 2H089 HA02 QA16 RA05 RA09 RA10 SA06 SA17 2H090 KA04 KA05 KA11 KA12 MA11 4H027 BA01 BA03 BA11 BD03 BD10 BD11 BD13 BE02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （η₁−η₂）／γ₁≧１．１５または（η₁−η₂）／γ₁≦０
   ．９である粘性係数η₁、η₂、およびγ₁を有するネマチック液晶の層を含む表
   面モード液晶デバイス。
2. 【請求項２】 液晶が他の相への転移温度から少なくとも５℃離れているよ
   うな温度で（η₁−η₂）／γ₁≧１．１５または（η₁−η₂）／γ₁≦０．９であ
   る粘性係数η₁、η₂、およびγ₁を有するネマチック液晶の層を含む表面モード
   液晶デバイス。
3. 【請求項３】 前記他の相がスメクチック層である、請求項２に記載のデバ
   イス。
4. 【請求項４】 前記液晶が、０〜６０℃の範囲内の少なくとも１つの温度で
   、ネマチック相を示す、請求項１に記載のデバイス。
5. 【請求項５】 前記ネマチック液晶が、内在的なスメクチック相を有する、
   請求項１に記載のデバイス。
6. 【請求項６】 前記液晶層が、重合可能な材料の重合によって形成されるポ
   リマーネットワークを含み、該層は、前記ネマチック液晶がスメクチック相を有
   する温度まで冷却される、請求項１に記載のデバイス。
7. 【請求項７】 前記液晶が、正の誘電異方性を有し、実質的に平行なアライ
   ンメントと、４５°より小さいプレチルトとを提供する第１および第２のアライ
   ンメント層の間に配置される、請求項１に記載のデバイス。
8. 【請求項８】 前記プレチルトが、１０°未満である、請求項７に記載のデ
   バイス。
9. 【請求項９】 前記液晶が、負の誘電異方性を有し、実質的に平行なアライ
   ンメントと、４５°より大きいプレチルトとを提供する第１および第２のアライ
   ンメント層の間に配置される、請求項１に記載のデバイス。
10. 【請求項１０】 前記プレチルトが８０°より大きい、請求項９に記載のデ
    バイス。
11. 【請求項１１】 （η₁−η₂）／γ₁＜０である、請求項９に記載のデバイ
    ス。
12. 【請求項１２】 請求項１のデバイスを含む、ディスプレイ。